METODOLOGIA PARA DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE ASA COM TREM DE POUSO ACOPLADO PARA AERONAVE RADIOCONTROLADA

O dimensionamento estrutural da aeronave cargueira radiocontrolada PK-16 foi realizado visando projetar uma estrutura leve e resistente, escolhendo a configuracao que gerou maior pontuacao, a partir da analise das restricoes dimensionais estabelecidas pela comissao tecnica da competicao estudantil Aerodesign Brasil, organizada pela Sociedade dos Engenheiros da Mobilidade (SAE), a restricao dimensional deste ano e um hangar em cone (2,5 metros de diâmetro e 0,75 metros de altura), no qual a aeronave deve caber na posicao de repouso. A subestrutura abordada pelo o estudo em especifico, a longarina da asa, e responsavel por resistir aos esforcos gerados pelas forcas aerodinâmicas em voo, e em especifico neste ano, tambem as cargas provenientes do pouso, pois conta com uma configuracao asa baixa com o trem de aterragem da aeronave fixado diretamente a longarina. O objetivo do estudo e detalhar toda a metodologia utilizada para o dimensionamento da estrutura, ressaltando os estudos conceituais, a logica de calculo aplicada e as medidas adotadas para reducao de peso estrutural. O primeiro passo para o dimensionamento estrutural da asa para a aeronave deste ano, foi a escolha do conceito de asa adotado pela equipe, que levou a escolha de uma aeronave com asa baixa, com o trem de pouso principal da aeronave diretamente alocado na longarina da aeronave, reduzindo ao maximo a distância da asa em relacao ao solo, proporcionando maior envergadura e, por consequencia, maior capacidade de gerar sustentacao. Porem, esta configuracao acaba direcionando as cargas de pouso diretamente para a longarina, o que nos levou a estudar onde e quais seriam os tipos de falha estrutural que poderiam ocorrer com a nova relacao de distribuicao das cargas, chegando a um elevado momento torsor na raiz da longarina. Para resolver o problema foram realizados estudos conceituais para definir o melhor perfil geometrico para a viga da longarina para o tipo de esforco. Apos a analise, considerou-se para o dimensionamento uma viga engastada e secao de meia asa, realizando o dimensionamento tanto para flexao como para torcao, considerando os casos mais criticos, validando-os com ensaios estruturais. Para o dimensionamento a flexao, a sustentacao da asa foi divida em secoes pelo metodo de aproximacao de Stender sendo calculada a altura necessaria para cada secao da longarina, sendo considerado tambem o segundo caso no qual o momento fletor ocorre devido as cargas de pouso no trem de aterragem. Para o dimensionamento a torcao foram considerados tanto os momentos na aterragem como os provenientes das forcas aerodinâmicas em voo. Alem do dimensionamento focado na retirada de material desnecessario, foram feitos estudos com relacao a melhor distribuicao de area vasada das nervuras da asa, bem como a retirada de reforcos estruturais desnecessarios, levando a uma estrutura 10% mais leve se comparada a nao otimizada, apta para voo e dentro das exigencias dimensionais, tornando notavel a importância da analise conceitual no desenvolvimento de uma estrutura, de modo a gerar como resultado uma estrutura com alta eficiencia estrutural.